5 種脫色劑對粗魚油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及脂肪酸組成的影響

宋恭帥，彭 茜，張蒙娜，沈 清,2，戴志遠(yuǎn),2,*

（1.浙江工商大學(xué)海洋食品研究院，浙江 杭州 310012；2.浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點實驗室，浙江 杭州 310012）

粗魚油是由魚內(nèi)臟、魚骨及魚皮等魚類加工副產(chǎn)物經(jīng)提煉得到的未經(jīng)精制的動物油脂[1]，其中含有水分、色素及膠溶性和脂溶性等雜質(zhì)，還有部分游離脂肪酸及呈腥味物質(zhì)[2]。由于存在各類色素及雜質(zhì)，粗魚油顏色多偏深褐色。

目前，國內(nèi)外對不同脫色劑的吸附特性及作用效果差異的研究相對較少。馬云肖[3]綜述了幾種常見油脂脫色劑的吸附特性，但未進(jìn)行實驗研究。而對脫色劑在脫色過程中對魚油揮發(fā)性成分及脂肪酸組成變化研究更少。故本實驗選取凹凸棒土、硅藻土、活性白土、活性炭和沸石這5 種脫色劑分別對粗魚油進(jìn)行吸附脫色，并利用氣相色譜儀對魚油中脂肪酸組成進(jìn)行分析，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)定性分析其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化，并結(jié)合感覺閾值確定脫色后魚油的主體風(fēng)味成分，為粗魚油脫色過程中脫色劑的選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粗魚油（由金槍魚與鳀魚加工下腳料提煉制得）浙江舟山奧旭魚油制品有限公司；凹凸棒土、硅藻土、沸石 常州鼎邦礦產(chǎn)品科技有限公司；活性白土、活性炭 徽省黃山市白岳活性白土有限公司。實驗所用試劑均購于西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷涂層萃取頭 美國Supelco公司；7890A氣相色譜儀 美國Agilent公司；Trace GC Ultra氣相色譜與DSQ II質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

稱取500 g粗魚油經(jīng)脫膠、脫酸工藝[4-5]制得未脫色魚油，將制得的未脫色魚油用5 種脫色劑進(jìn)行脫色處理[6]，最后得到脫色魚油。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

分別測定未脫色魚油及經(jīng)脫色處理得到的脫色魚油的酸價、過氧化值、碘值及皂化值的變化。酸價：參照GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》中的冷溶劑指示劑滴定法測定，結(jié)果以KOH計；過氧化值：參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》中的滴定法測定；碘值：參照GB/T 5532—2008《動植物油脂 碘值的測定》中的方法測定；皂化值：參照GB/T 5534—2008《動植物油脂 皂化值的測定》中的方法測定，結(jié)果以KOH計。

1.3.3 感官評定

采用描述性感官評價法對脫色魚油的感官特性進(jìn)行分析。此實驗由10 名具有油脂方面感官評價經(jīng)驗的專業(yè)人員共同完成（5 名男性和5 名女性，年齡在22～40 歲）。選擇魚腥味、青草味、哈喇味、酸敗味及油炸味這5 種特征風(fēng)味用于評價魚油揮發(fā)性風(fēng)味差異[1]，并根據(jù)氣味強(qiáng)弱進(jìn)行打分評定（＋2，很強(qiáng)；＋1，強(qiáng)；0，一般；-1，弱；-2，很弱）[7]。

1.3.4 脂肪酸含量測定

1.3.4.1 魚油甲酯化

稱取100 mg脫色魚油于具塞試管中，加入2 mL 0.5 mol/L的NaOH-CH3OH溶液，充分搖勻，65 ℃水浴加熱30 min，取出后自然冷卻，再加入2 mL 15% BF3-CH3OH溶液，充分搖勻，65 ℃水浴加熱3 min，取出后自然冷卻，然后加入2 mL正己烷提取，靜止分層，取上層清液并加入少量無水Na2SO4，過有機(jī)相濾膜后用氣相色譜儀進(jìn)行脂肪酸相對含量測定[8-9]。

1.3.4.2 氣相色譜檢測條件

HP-88氰丙基色譜柱（30 m×0.25 mm，0.20 μm）；載氣H2，不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量1 μL；檢測溫度220 ℃；程序升溫：起始柱溫70 ℃，以15 ℃/min升至120 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至175 ℃，保持10 min；最后以5 ℃/min升至220 ℃，保持5 min。

1.3.5 揮發(fā)性成分分析

1.3.5.1 固相微萃取條件

稱取5 g脫色魚油樣品置于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中，60 ℃條件下平衡10 min，并將老化好的50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷涂層萃取頭插入進(jìn)樣瓶頂空部分，60 ℃條件下吸附30 min，取出后插入氣相色譜進(jìn)樣口，250 ℃解吸3 min。

1.3.5.2 氣相色譜-質(zhì)譜檢測條件

氣相色譜條件：TR-35 MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣；進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流進(jìn)樣；升溫程序：初始溫度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升至90 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持7 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度200 ℃；電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250 ℃；檢測器溫度280 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 30～500。

1.3.6 關(guān)鍵風(fēng)味成分的評價

樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)采用相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）法進(jìn)行評價[10]。對樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分定義為ROAVstan=100，對其他揮發(fā)性風(fēng)味成分的ROAV按下式計算：

式中：Cri、Ti分別為各揮發(fā)性組分的相對含量/%和相對應(yīng)的感覺閾值/（μg/kg）；Crstan、Tstan分別為對樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分的相對含量/%和相對應(yīng)的感覺閾值/（μg/kg）[11-12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)定性分析時，通過NIST 2.0譜庫做自動檢索確認(rèn)定性，且僅當(dāng)正反匹配度均大于800（最大值為1 000）的鑒定結(jié)果才予以保留。定量分析時采用峰面積歸一化法求得各揮發(fā)性成分在脫色魚油中的相對含量[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化特性測定結(jié)果

表1 魚油理化特性Table 1 Physicochemical characteristics of fish oils

如表1所示，酸價通常與油中游離脂肪酸及不良風(fēng)味物質(zhì)的存在有關(guān)[14]。魚油經(jīng)脫色處理后，部分游離脂肪酸與不良風(fēng)味物質(zhì)被去除，使其酸價較未脫色魚油有所降低，其中以活性白土作用效果最為顯著。過氧化值主要反映油脂中氫過氧化物的含量，是判斷產(chǎn)品品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)[15]。脫色劑具有良好的吸附作用，能將氧化降解產(chǎn)物及易造成氧化的物質(zhì)吸附，提高魚油抗氧化性[16]。活性白土作用效果最好，硅藻土則最差。碘值與油脂中不飽和脂肪酸所占比例密切相關(guān)，可表征其脂肪酸的不飽和程度[14]。而皂化值則主要測定油脂中甘油酯含量[17]。脫色處理后，魚油碘值與皂化值均無明顯變化。

2.2 感官評價結(jié)果

表2 魚油色澤評價Table 2 Color evaluation of fish oils

如表2所示，經(jīng)5 種脫色劑脫色后，魚油色澤差異明顯。經(jīng)凹凸棒土和活性白土脫色處理的魚油呈現(xiàn)淡黃色且澄清透亮，脫色效果更好于其他3 種脫色劑。

如圖1所示，魚油的感官特性與其中存在的特征風(fēng)味物質(zhì)密切相關(guān)，此外，魚油感官特性不僅能反映其整體品質(zhì)，還能表征魚油本身的氧化程度[18]。未脫色魚油有很強(qiáng)的魚腥味和酸敗味，不易被消費者接受。魚油脫色處理后，其風(fēng)味組成有了較明顯差異。經(jīng)活性白土吸附脫色后，魚油色澤雖變得淡黃色且澄清透亮，但產(chǎn)生的青草味與輕微魚腥味夾雜，仍有一股不愉快的氣味。沸石的脫色作用較其他4 種脫色劑差，但其對魚油整體風(fēng)味的影響最大，能有效去除大量不良風(fēng)味物質(zhì)從而提高魚油感官品質(zhì)，而凹凸棒土、硅藻土及活性炭對魚油風(fēng)味作用效果一般。

圖1 魚油感官評分的二次判別分析Fig. 1 Quadratic discriminant analysis (QDA) of sensory scores of fish oils

2.3 脂肪酸組成結(jié)果

表3 不同種粗魚油的脂肪酸組成和相對含量Table 3 Fatty acid composition of crude and decolorized fish oils%

由表3可知，粗魚油約由20 種脂肪酸組成，主要分布在C12～C22。粗魚油在精制過程中，會對脂肪酸組成及相對含量造成不同程度的影響。未脫色和脫色魚油的脂肪酸組成差異不大，飽和脂肪酸約9 種，不飽和脂肪酸約14 種。在脫色后，粗魚油脂肪酸相對含量有明顯變化且不同脫色劑之間也有差異。未脫色前，粗魚油的飽和脂肪酸相對含量為（36.93±0.27）%，而脫色后，其相對含量由高到低依次是硅藻土（34.77±0.28）%、沸石（34.64±0.37）%、活性炭（34.47±0.23）%、凹凸棒土（34.32±0.21）%、活性白土（34.20±0.54）%，且差異顯著。

魚油富含ω-3多不飽和脂肪酸，其中二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）含量最豐富，是海洋生物所特有[1]，且EPA和DHA有很好的生理活性[19-21]。粗魚油未脫色前，EPA＋DHA相對含量為（28.17±0.11）%；脫色后，其相對含量均有所提高，分別為活性炭（29.32±0.08）%、硅藻土（29.52±0.03）%、沸石（29.58±0.08）%、凹凸棒土（29.63±0.08）%、活性白土（29.84±0.03）%。另外，不飽和脂肪酸總相對含量也得到提高，其中以凹凸棒土和活性白土脫色效果最優(yōu)。

2.4 揮發(fā)性成分測定結(jié)果分析

2.4.1 揮發(fā)性成分及相對含量

利用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對脫色后魚油中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，如圖2、表4所示，共鑒定出72 種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇類13 種、醛類9 種、酮類11 種、烴類30 種、酸酚類6 種及其他類3 種。從圖2可以看出，各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量在脫色后有較明顯變化且5 種脫色劑的脫色效果差異較大。

圖2 不同種粗魚油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量Fig. 2 Relative contents of volatile compound classes in crude and decolorized fish oils

醇類化合物在未脫色魚油中的相對含量為（7.46±0.51）%，經(jīng)脫色劑處理后，其相對含量有明顯減少。凹凸棒土（6.02±0.49）%、硅藻土（5.30±0.37）%、活性白土（4.60±0.36）%、沸石（4.00±0.37）%、活性炭（3.73±0.33）%。醇類化合物的閾值一般較高，除部分烯醇類有特殊風(fēng)味外，其他對食品揮發(fā)性風(fēng)味貢獻(xiàn)相對較小[22]。其中具有魚腥味的1-戊烯-3-醇，脫色后其相對含量降幅最大，分別為未脫色魚油（0.89±0.01）%、硅藻土（0.37±0.11）%、凹凸棒土（0.36±0.04）%、活性炭（0.30±0.03）%、沸石（0.21±0.01）%、活性白土（0.18±0.01）%。說明在整個脫色過程中，脫色劑對粗魚油整體揮發(fā)性風(fēng)味會有影響。

在脫色后，粗魚油中酮類化合物總相對含量有明顯降低。未脫色粗魚油中酮類相對含量為（5.99±0.16）%，經(jīng)5 種脫色劑脫色后其相對含量分別為活性白土（3.67±0.29）%、活性炭（3.42±0.38）%、硅藻土（3.26±0.05）%、沸石（2.73±0.25）%、凹凸棒土（1.55±0.13）%。酮類化合物的閾值一般較低，對粗魚油整體揮發(fā)性風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。

醛類、烴類化合物是粗魚油嗅感的主要物質(zhì)[23]。醛類化合物的閾值一般較低，對魚油揮發(fā)性風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。脫色前后共檢測出9 種醛類化合物，分別為3-呋喃甲醛、丁醛、己醛、壬醛、2-乙基丁烯醛、十一醛、十二醛、苯甲醛、視黃醛。醛類化合物總相對含量在脫色后有較大變化，其中己醛、壬醛、十一醛的相對含量較大且閾值小，對粗魚油揮發(fā)性風(fēng)味影響大。烴類化合物主要是烷基自由基脂肪酸自氧化的產(chǎn)物[24]，脫色前后共測得30 種烴類化合物，主要由烷烴、烯烴和芳香烴組成。這些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量變化不大，且閾值較高，故對粗魚油整體揮發(fā)性風(fēng)味的影響不大。

另外，由于酸酚類及其他類化合物的閾值很高且在脫色后其相對含量變化并不是特別明顯，故對粗魚油整體揮發(fā)性風(fēng)味幾乎沒有影響。

表4 不同種粗魚油的揮發(fā)性成分的相對含量Table 4 Relative contents of volatile compounds in crude and decolorized fish oils

續(xù)表4

2.4.2 主體風(fēng)味成分的確定

表5 不同種粗魚油揮發(fā)性風(fēng)味成分的ROAV及其氣味特征Table 5 Relative odor activity values and odor characteristics of crude and decolorized fish oils

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量與風(fēng)味特征之間無直接關(guān)系，其對總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)是由揮發(fā)性組分在風(fēng)味體系中的濃度和感覺閾值共同決定[25]。根據(jù)表5所示的各揮發(fā)性成分的相對含量和感覺閾值，其中壬醛在粗魚油中的相對含量較高且其閾值為1 μg/kg，對粗魚油的總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，故定義壬醛ROAVstan為100。通過計算分析，得出粗魚油主體風(fēng)味成分構(gòu)成，并對重要風(fēng)味化合物的氣味進(jìn)行特征描述。一般認(rèn)為當(dāng)ROAV不小于1的物質(zhì)為所分析樣品的主體風(fēng)味成分，但ROAV不小于0.1且不大于1的物質(zhì)對樣品總體風(fēng)味也有比較重要的影響，且ROAV越大對樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大。由表5可得，脫色后粗魚油的主體風(fēng)味由壬醛、己醛、十一醛、2-壬酮、2-十一酮等組成，這些物質(zhì)共同賦予了魚油腥味、脂肪香味、油脂氣息、青草味、蠟香、泥土味、蘑菇香等。

醛類化合物是粗魚油脫色后主體風(fēng)味物質(zhì)最主要的來源，其對整體風(fēng)味貢獻(xiàn)極大。飽和直鏈醛壬醛、己醛、十一醛等對粗魚油的風(fēng)味貢獻(xiàn)大，這些飽和直鏈醛通常呈現(xiàn)魚油腥味、脂肪味及青草香味等。由此可知，凹凸棒土和活性白土脫色劑的脫臭效果較硅藻土、活性炭和沸石差。

酮類物質(zhì)對魚油主體風(fēng)味物質(zhì)的貢獻(xiàn)也較大。酮類物質(zhì)的閾值比醛類高，有獨特的清香和果香[26]，且不同種類的酮類化合物閾值相差較大。其中2-壬酮、2-十一酮的閾值小，且其ROAV大于1，對粗魚油整體風(fēng)味影響大。而其余幾種酮類物質(zhì)均在ROAV不小于0.1且不大于1的范圍內(nèi)，但具有脂香氣味，對魚油整體風(fēng)味有重要修飾作用。醇類、烴類及酸類化合物的ROAV均小于1，對粗魚油整體風(fēng)味仍有輔助作用。

3 結(jié) 論

魚油精制過程中主要采用吸附脫色法進(jìn)行脫色處理。吸附是物理反應(yīng)，不會產(chǎn)生化學(xué)變化，操作簡單，附加物少，適用性強(qiáng)。常用的吸附劑是活性白土、活性炭及硅藻土等。脫色過程在油脂精制工藝中占重要地位，吸附劑在除去色素的同時也可吸附魚油中存在的一些游離脂肪酸、氧化產(chǎn)物、不良風(fēng)味物質(zhì)、皂粒、痕量金屬等雜質(zhì)，不僅能改善魚油風(fēng)味與感官特性，還可提高其貯藏穩(wěn)定性。但在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，更多只關(guān)注魚油色澤的改變，并未通過系統(tǒng)地研究脫色劑對魚油揮發(fā)性成分、脂肪酸組成、理化指標(biāo)及感官品質(zhì)等方面的作用效果，來選擇最佳的脫色劑。

5 種脫色劑特性的差異造成其對粗魚油理化指標(biāo)、感官品質(zhì)、脂肪酸組成及揮發(fā)性成分作用效果的不同。通過氣相色譜和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜對脫色后魚油脂肪酸含量及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，并計算ROAV以確定其主體風(fēng)味物質(zhì)主要有壬醛、己醛、十一醛、2-壬酮、2-十一酮，并賦予魚油腥味、脂肪香味、蠟香等特征氣味。凹凸棒土和活性白土的脫色效果最佳，能有效降低酸價、過氧化值，但脫臭效果較硅藻土、活性炭和沸石差。而5 種脫色劑對魚油碘值及皂化值的作用效果一般。在今后的研究中將對多種脫色劑進(jìn)行復(fù)配研究，以期達(dá)到脫色與脫臭作用兼得的效果。本研究結(jié)果對今后改善魚油脫色工藝及脫色劑選擇和不良風(fēng)味等方面有理論指導(dǎo)意義。